JP3531889B2 - Swing type plasma torch - Google Patents

Swing type plasma torch

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JP3531889B2
JP3531889B2 JP32546395A JP32546395A JP3531889B2 JP 3531889 B2 JP3531889 B2 JP 3531889B2 JP 32546395 A JP32546395 A JP 32546395A JP 32546395 A JP32546395 A JP 32546395A JP 3531889 B2 JP3531889 B2 JP 3531889B2
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nozzle
welding
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rotation
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野 忠 星
田 達 郎 和
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日鐵溶接工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、溶接,切断,穿孔,加
熱等に用いるプラズマトーチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma torch used for welding, cutting, punching, heating and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば隅肉溶接などの角部のな溶接を行
う場合に、プラズマアークによる溶接が行われている。
これは、プラズマアーク溶接はアークの熱集中性が良
く、尚かつ指向性が良いことから角部の狹あい部迄アー
クのふらつきなくアーク熱を照射,溶融溶接が出来る特
性による。しかし、溶接する部材の形状によっては接合
部が密着しておらず、締られた形状のプラズマアークを
用いて溶接材ギャップの大きな溶接を行う場合がある。
図6には、これらの例を示す。図6の(a)は、ベ−ス
鋼板W2に、隙間(ギャップd)を置いて平行な鋼板W
1の端縁をプラズマト−チTで重ね隅肉溶接する態様で
あり、(b)は、パイプW3,W4同志を周面で溶接す
る態様であり、(c)は、板金ケースW6の角部分など
のプレス曲げ加工部に部品W5の平面を溶接する態様で
あり、(d)は、自動車外板の溶接の際の板継ぎのよう
に、板状の被溶接材W7の端部を、それを受ける鋼板の
段差部に埋めるように溶接する態様である。これらを行
なうプラズマアーク溶接は、アークの熱集中性が良い反
面、適正脚長が最大3〜4mmと短く、図6の(a)〜
(d)に示すような溶接ギャップ又は脚長の大きな溶接
を行うと、溶接ビードがブリッジしないなどの不具合を
生じる可能性がある。また隅肉溶接においても、大脚長
の溶接を行うと、例えば図6の(c)において、垂直に
配置された部品W5の溶融金属が重力により下方向に落
ちて不均衡なビードとなる上、部品W5にアンダーカッ
トなどの不具合を生じることもある。さらに、トーチが
狙い位置から少しでもずれると、不均一ビードとなった
り、アンダ−カットを生じたり、ブリッジしない等の不
具合が生じるので高精度な倣いが必要であり、高精度な
倣い機構を用いると溶接装置が複雑で高価となる。作業
者の手作業で倣いを行なう場合は、作業能率が低下す
る。
2. Description of the Related Art Welding by a plasma arc is performed when performing corner-less welding such as fillet welding.
This is because plasma arc welding has good arc heat concentration and good directivity, so that arc heat can be radiated to the ridges of the corners without arc fluctuations and fusion welding can be performed. However, depending on the shape of the members to be welded, the joints may not be in close contact with each other, and welding with a large welding material gap may be performed using a plasma arc having a tight shape.
FIG. 6 shows these examples. FIG. 6A shows a steel plate W2 which is parallel to the base steel plate W2 with a gap (gap d).
1 is a mode in which the edge of No. 1 is overlapped with a plasma torch T and fillet welded, (b) is a mode in which pipes W3 and W4 are welded to each other on the peripheral surface, and (c) is a corner of the sheet metal case W6. It is a mode in which the flat surface of the component W5 is welded to a press-bending portion such as a portion, and (d) shows an end portion of the plate-shaped material to be welded W7 like a plate joint at the time of welding an automobile outer plate, This is a mode in which welding is performed so as to fill the stepped portion of the steel plate that receives it. In the plasma arc welding that performs these, the heat concentration of the arc is good, but the proper leg length is short at a maximum of 3 to 4 mm.
When welding with a large welding gap or a large leg length as shown in (d) is performed, there is a possibility that a problem such as a weld bead not bridging occurs. Also in the fillet welding, if the welding with a large leg length is performed, for example, in (c) of FIG. 6, the molten metal of the vertically arranged component W5 falls downward due to gravity and becomes an unbalanced bead. Problems such as undercutting may occur in the part W5. Furthermore, if the torch is slightly displaced from the target position, problems such as non-uniform beads, undercuts, and no bridging occur, so highly accurate copying is required, and a highly accurate copying mechanism is used. And the welding equipment is complicated and expensive. When the copying is manually performed by the worker, the work efficiency is reduced.

【0003】これらの問題点を解決する為に、特開平2
−210799号公報においては、プズマガスの軸方向
の流速を抑制し、プラズマのキンク(Kink)不安定
性による変形力を利用して、アークを高速回転させる方
法が提案されている。また、特開平4−178282号
公報によれば、トーチ内に複数個の電極を設けて交流電
源より交流電圧を供給し、磁気発生装置によりプラズマ
アークを回転運動させ、母材を広範囲に照射加熱する方
法が示されている。これによれば、幅広な脚長のプラズ
マ溶接が実現される。
In order to solve these problems, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) 2
In Japanese Patent Laid-Open No. -210799, a method is proposed in which the flow velocity of the plasma gas in the axial direction is suppressed and the arc is rotated at a high speed by utilizing the deforming force due to the instability of the plasma's Kink. Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 4-178282, a plurality of electrodes are provided in a torch, an AC voltage is supplied from an AC power supply, a plasma arc is rotated by a magnetic generator, and a base material is irradiated and heated over a wide range. It shows how to do it. According to this, plasma welding with a wide leg length is realized.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平2−2
10799号公報に示す方法では、キンク不安定性を利
用しているため定量的な回転数、回転角度及び均一性の
ある熱分布等を得ることが難かしい。すなわち、均一な
ビードが得られにくい。また、特開平4−178282
号公報に示す方法では、電極を複数個必要とする上、回
転駆動用の磁気発生装置が必要となる等、装置としては
大型となり広い作業スペースを必要とする。又装置が複
雑で高価である。
However, Japanese Patent Laid-Open No. 2-2
In the method disclosed in Japanese Patent No. 10799, since kink instability is used, it is difficult to obtain a quantitative rotation speed, rotation angle, and uniform heat distribution. That is, it is difficult to obtain a uniform bead. In addition, JP-A-4-178282
In the method disclosed in the publication, a plurality of electrodes are required and a magnetic field generator for rotation driving is required, and the apparatus is large and requires a large work space. Also, the device is complicated and expensive.

【0005】本発明は、アークの熱集中性が高いにもか
かわらず、ア−クの作用領域を定量的に広くすることを
目的とする。
An object of the present invention is to quantitatively widen the working area of the arc even though the heat concentration of the arc is high.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の揺動式プラズマ
ト−チは、放電電極(1);該放電電極(1)のワ−ク指向線
(Lo)に対して外開口が偏位(θ)したノズル(2a)を有する
ノズル部材(2);該ノズル部材(2)の内空間にプラズマ用
ガスを供給するガス流路;および、該ノズル部材(2)を
前記ワ−ク指向線(Lo)を実質上中心にして回転駆動する
駆動手段((M,mr,32,33,37);を備える。なお、理解を容
易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施
例の対応要素の記号を、参考までに付記した。
The swing plasma torch of the present invention comprises a discharge electrode (1); a work directing line of the discharge electrode (1).
A nozzle member (2) having a nozzle (2a) whose outer opening is displaced (θ) with respect to (Lo); a gas flow path for supplying a plasma gas to the inner space of the nozzle member (2); A drive means ((M, mr, 32, 33, 37) for rotating the nozzle member (2) about the work line (Lo) substantially as a center is provided. In parentheses, the symbols of the corresponding elements in the examples shown in the drawings and described later are added for reference.

【0007】これによれば、駆動手段(M,mr,32,33,37)
がノズル部材(2)を回転駆動するのに伴い、ノズル(2a)
の外開口がワ−ク指向線(Lo)に対して偏位(θ)したもの
であるので、該ノズル(2a)の中心線が円錐面を描くよう
に回転して、該ノズル(2a)から出るプラズマも同じく円
錐面を描くように回転する。該円錐の下底側でプラズマ
が加工対象材に当るので、時系列平均で見ると、加工対
象材に対してプラズマ作用領域が広い。したがってト−
チの狙い位置が少々ずれても、意図した箇所にプラズマ
アークが作用する。溶接においては、倣い精度が低くて
もよく、また、脚長の長い溶接や合わせ部ギャップ大の
溶接が可能となる。なお、ノズル(2a)の内開口はワーク
指向線(Lo)に対して実質上整合するのが好ましいが、ワ
ーク指向線(Lo)に対して少々偏位してもよい。
According to this, the drive means (M, mr, 32, 33, 37)
As the nozzle member (2) is driven to rotate, the nozzle (2a)
Since the outer opening of the nozzle is deviated (θ) with respect to the work directing line (Lo), the center line of the nozzle (2a) is rotated so as to draw a conical surface, and the nozzle (2a) is rotated. The plasma that comes out also rotates so as to draw a conical surface. Since the plasma hits the material to be processed on the lower bottom side of the cone, the plasma action region is wide with respect to the material to be processed in terms of time series average. Therefore,
Even if the target position of J is slightly displaced, the plasma arc acts on the intended position. In welding, copying accuracy may be low, and welding with a long leg length and welding with a large gap at the mating portion is possible. The inner opening of the nozzle (2a) is preferably substantially aligned with the work directing line (Lo), but may be slightly deviated from the work directing line (Lo).

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】第1態様では、駆動手段(M,mr,3
2,33,37)は、電気モ−タ(M)を含む定方向連続回転駆動
機構(図1,図)であり、第2態様では、電気モ−タ(M)を
含む交互反転駆動機構(図7)である。本発明の他の目
的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明よ
り明らかになろう。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the first aspect, the drive means (M, mr, 3
2, 33, 37) is a constant-direction continuous rotation drive mechanism (Fig. 1, Fig. 1) including an electric motor (M), and in the second mode, an alternate reversal drive mechanism including an electric motor (M). (FIG. 7). Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

−第1実施例− 図1に、本発明の第1実施例の溶接トーチTを示す。以
下、各図においてz方向を上とし、y方向を右とすると
ともにyz平面に垂直な方向x(図1においては紙面の
裏から表へ向う方向)を溶接トーチTの溶接方向とす
る。図1は隅肉溶接を行う態様を示している。
-First Embodiment- Fig. 1 shows a welding torch T according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, in each of the drawings, the z direction is the upper side, the y direction is the right side, and the direction x perpendicular to the yz plane (the direction from the back of the paper to the front in FIG. 1) is the welding direction of the welding torch T. FIG. 1 shows a mode in which fillet welding is performed.

【0010】xy平面に水平な地上基礎(図示せず)上
に水平に水平金属平板Wyが置かれ、水平金属平板Wy
には垂直にしかもx軸に対して平行となるように垂直金
属平板Wzが立てられている。この2枚の金属平板W
y,Wzは、溶接トーチTを支持する作業者により双方
の接触点(交接線)Oをx方向に溶接される。
A horizontal metal flat plate Wy is placed horizontally on a ground foundation (not shown) horizontal to the xy plane.
A vertical metal flat plate Wz is erected vertically on and parallel to the x-axis. These two metal flat plates W
With respect to y and Wz, an operator who supports the welding torch T welds both contact points (intersection lines) O in the x direction.

【0011】この実施例では、タングステン棒(溶接電
極)1は直線状の棒体であり、その先端が加工対象材
(ワ−ク)を狙う線すなわちワ−ク指向線Loは、タン
グステン棒1の中心線と合致する。作業者は、タングス
テン棒1の中心線でもあるワ−ク指向線Loが交接線O
に交わるように狙い、溶接トーチTを傾けて支持する。
以下、水平金属平板Wyは水平板Wyと称し、垂直金属
平板Wzは垂直板Wyと称するとともに、交接線Oを狙
い位置とも称す。なお、水平板Wyおよび垂直板Wyは
本実施例においては、同じ材料のSM400Aである。
In this embodiment, the tungsten rod (welding electrode) 1 is a straight rod body, and the tip of the rod is a line for aiming at the workpiece (work), that is, the work directing line Lo is the tungsten rod 1. Aligns with the centerline of. The worker determines that the work line Lo, which is also the center line of the tungsten rod 1, is the tangent line O.
The welding torch T is tilted and supported, aiming to intersect.
Hereinafter, the horizontal metal flat plate Wy is referred to as a horizontal plate Wy, the vertical metal flat plate Wz is referred to as a vertical plate Wy, and the tangent line O is also referred to as a target position. The horizontal plate Wy and the vertical plate Wy are SM400A made of the same material in this embodiment.

【0012】溶接トーチTの基体Bは、中空の略円筒状
の部材の外周面にアームを装着したものである。基体B
のアーム部分の内部にはシールドガス,(冷却)水,パ
イロットガス(プラズマ用ガス)の流路が形成されてお
り、基体Bの内周面に連通する。水路は水を外部より基
体Bの内部に送り込み、溶接トーチTの内部に絶縁水路
20aを介して循環させて再び外部に放出し(図1に実
線矢印で示す)、シールドガス流路は、シールドガスを
外部より溶接トーチTの内部に送り込む(図1に点線矢
印で示す)。また、パイロットガス流路は、パイロット
ガスを外部より溶接トーチTの内部に送り込む(図1に
2点鎖線矢印で示す)。
The base B of the welding torch T is a hollow, substantially cylindrical member having an arm attached to the outer peripheral surface thereof. Base B
A flow path for shield gas, (cooling) water, and pilot gas (gas for plasma) is formed inside the arm portion of the above, and communicates with the inner peripheral surface of the substrate B. The water channel sends water from the outside to the inside of the base B, circulates it inside the welding torch T through the insulating water channel 20a, and discharges it again to the outside (shown by a solid arrow in FIG. 1). Gas is fed into the welding torch T from the outside (indicated by a dotted arrow in FIG. 1). Further, the pilot gas flow path sends pilot gas from the outside into the inside of the welding torch T (shown by a two-dot chain line arrow in FIG. 1).

【0013】以下、溶接トーチTのノズル2に向う方向
を先端方向とし、その反対方向を尾端方向とすれば、基
体Bの尾端部には基体Bより直径の小さい略円筒形の電
極台8の先端部が挿入されており、基体Bの内周面に一
体固着されている。電極台8の先端部の周面には軸中心
を同一にしたリング状の溝が刻まれており、基体Bの内
周面の壁との間に水路を形成する。該水路は、基体Bの
アーム部分の内部の水路と連通している。基体Bより突
出した電極台8の円筒状の尾端部の内部には、先端部を
スリットの切込みにより周方向に4分割したチャック9
が挿入され、ねじ込まれている。チャック9はさらに、
中心線Loに沿って延びる先端が円錐形に突出したタン
グステン棒1を挾持する。電極台8の後端部は案内リン
グ10内に進入してネジ結合しており、案内リング10
はカバーCに覆われている。カバーCの案内リング10
を電極台8に対してねじ込むことによりチャック9の尾
端部が電極台8の尾端部の内部の円錐内壁面(テーパ
面)に押し付けられて、タングステン棒1の軸心に向か
う方向に曲がろうとしてタングステン棒1を強圧する。
これによりタングステン棒1は電極台8に対して一体に
固着されている。すなわち、電極台8は基体Bに対して
一体であるので、タングステン棒1は基体Bに対して一
体である。
Hereinafter, assuming that the direction of the welding torch T toward the nozzle 2 is the tip direction and the opposite direction is the tail end direction, the base end of the base B has a substantially cylindrical electrode base having a smaller diameter than the base B. 8 is inserted and is integrally fixed to the inner peripheral surface of the base body B. A ring-shaped groove having the same axial center is engraved on the peripheral surface of the tip of the electrode base 8 to form a water channel with the wall of the inner peripheral surface of the base B. The water channel communicates with the water channel inside the arm portion of the base body B. Inside the cylindrical tail end portion of the electrode base 8 protruding from the base B, a chuck 9 whose tip is divided into four in the circumferential direction by slitting is formed.
Is inserted and screwed. The chuck 9 is
The tungsten rod 1 whose tip extending along the center line Lo projects in a conical shape is held. The rear end portion of the electrode base 8 enters into the guide ring 10 and is screwed to the guide ring 10.
Is covered with a cover C. Guide C of cover C 10
The tail end of the chuck 9 is pressed against the inner wall surface (tapered surface) of the cone inside the tail end of the electrode base 8 by screwing into the electrode base 8 and bent in the direction toward the axial center of the tungsten rod 1. The tungsten rod 1 is strongly pressed to reach the target.
As a result, the tungsten rod 1 is integrally fixed to the electrode base 8. That is, since the electrode base 8 is integral with the base B, the tungsten rod 1 is integral with the base B.

【0014】一方、基体Bの円柱形内空間には略円筒形
である支持部材Uaの尾端に固着された絶縁スペーサ7
があり、絶縁スペーサ7の尾端は電極台8の先端に固着
された状態で受けられる。支持部材Uaは基体Bの中間
部から先端にかけてモールド固定されている。基体Bお
よび支持部材Uaの先端面は面一であり、シールドガス
噴射口5aを有するねじリング5が固着されており、ね
じリング5の先端部の外周の雄ねじにシールドキャップ
6がねじ結合している。すなわち、基体B,支持部材U
a,ねじリング5およびにシールドキャップ6は皆一体
である。
On the other hand, in the cylindrical inner space of the base body B, the insulating spacer 7 fixed to the tail end of the substantially cylindrical supporting member Ua.
Therefore, the tail end of the insulating spacer 7 is received while being fixed to the tip of the electrode base 8. The support member Ua is molded and fixed from the intermediate portion of the base B to the tip thereof. The tip surfaces of the base B and the support member Ua are flush with each other, the screw ring 5 having the shield gas injection port 5a is fixed, and the shield cap 6 is screwed to the male screw on the outer periphery of the tip of the screw ring 5. There is. That is, the base B and the support member U
a, the screw ring 5 and the shield cap 6 are all integrated.

【0015】支持部材Uaおよびねじリング5は、その
内空間にOリングおよびベアリングb2を介して中空筒
状の回転水路金具20bを、軸心すなわち中心線Loを
中心とする回転が自在であるように支持する。基体Bの
シールドガス流路に送り込まれるシールドガスは、ねじ
リング5の内壁と金具20bの外壁が形成する空間に送
り込まれてねじリング5のシールドガス噴射口5aを通
ってシールドキャップ6に出て、シールドキャップ6の
先端開口から先端チップ(ノズル部材)2の外空間に出
る。金具20bは止めリングb3により回転自在な状態
を保持しつつz方向位置を固定されており、その先端部
はシールドキャップ6の内空間に突出している。金具2
0bの尾端は、支持部材Uaの内壁にリング状に設けら
れた基体Bの水路に連通する溝に達して止まる。支持部
材Uaの尾端から前述の溝に達する内壁は、Oリングお
よびベアリングb1を介して金具20bよりさらに直径
の小さな中空筒状のノズル台3を、金具20bと同様に
中心線Loを基準とした回転が自在であるように支持す
る。金具20bの内壁とノズル台3の外壁は、支持部材
Uaの内壁にリング状に設けられた溝を介して基体Bの
水路に連通する水路を形成する。
The support member Ua and the screw ring 5 are arranged so that the hollow tubular rotary water channel fitting 20b can freely rotate about its axis, that is, the center line Lo, through an O-ring and a bearing b2 in its inner space. To support. The shield gas sent into the shield gas flow path of the base B is sent into the space formed by the inner wall of the screw ring 5 and the outer wall of the metal fitting 20b, passes through the shield gas injection port 5a of the screw ring 5, and comes out to the shield cap 6. From the opening of the tip of the shield cap 6 to the outer space of the tip (nozzle member) 2. The metal fitting 20b is fixed in the z direction while being held in a rotatable state by a stop ring b3, and its tip portion projects into the inner space of the shield cap 6. Metal fittings 2
The tail end of 0b reaches and stops at the groove communicating with the water channel of the base body B provided in the inner wall of the support member Ua in a ring shape. The inner wall reaching the above-mentioned groove from the tail end of the support member Ua is based on the center line Lo, like the metal fitting 20b, with the hollow cylindrical nozzle base 3 having a smaller diameter than the metal fitting 20b via the O-ring and the bearing b1. It is supported so that it can be freely rotated. The inner wall of the metal fitting 20b and the outer wall of the nozzle base 3 form a water passage that communicates with the water passage of the base B through a groove formed in the inner wall of the support member Ua in a ring shape.

【0016】回転水路金具20bの先端部には、円錐形
に突出したタングステン棒1の先端を囲むように中空の
略円錐形である金属製の先端チップ2が装着されてい
る。先端チップ2の、タングステン棒1の先端の円錐形
にならうように円錐形となった中央部にはノズル2aが
ある。ノズル2aの、タングステン棒1の先端と対向す
る内開口は先端チップ2の中心(中心線=ワ−ク指向線
Loの位置)にあるが、ノズル2aは中心線Loに対し
てθの角度をなし、ノズル2aの、ワ−ク(の交接線
0)に対向する外開口は中心線すなわちワ−ク指向線L
oより偏位している。 先端チップ2は、Oリングを介
してノズル台3の先端に固定され、該溝の外周縁は金具
20bの先端部にOリングを介してノズル台3の先端に
固定されている。つまり、金具20b,ノズル台3およ
び先端チップ2は一体に固着されており、支持部材Ua
およびねじリング5を介して基体Bに、回動自在に支持
されている。
At the tip of the rotary water channel fitting 20b, a hollow, substantially conical metal tip 2 is attached so as to surround the tip of a tungsten rod 1 protruding in a cone. There is a nozzle 2a in the central portion of the tip 2 having a conical shape that follows the conical shape of the tip of the tungsten rod 1. The inner opening of the nozzle 2a facing the tip of the tungsten rod 1 is at the center of the tip 2 (center line = position of work direction line Lo), but the nozzle 2a forms an angle of θ with respect to the center line Lo. None, the outer opening of the nozzle 2a facing the work (the intersection line 0 thereof) is the center line, that is, the work directing line L.
deviated from o. The tip 2 is fixed to the tip of the nozzle base 3 via an O-ring, and the outer peripheral edge of the groove is fixed to the tip of the nozzle base 3 to the tip of the metal fitting 20b via the O-ring. That is, the metal fitting 20b, the nozzle base 3, and the tip 2 are integrally fixed, and the support member Ua
Also, it is rotatably supported by the base B via the screw ring 5.

【0017】ノズル台3の尾端部には歯付プーリ37が
固着されている。歯付プ−リ37に結合したタイミング
ベルト33には歯付プ−リ32が結合している。歯付プ
−リ32は電気モ−タMの回転軸maに固着されてい
る。したがって電気モ−タMが回転すると、ノズル台3
が回転する。ノズル台3が回転すれば、金具20b,ノ
ズル台3およびチップ2がそれに伴い一体で中心線Lo
を中心として回転する。金具20bの内壁とノズル台3
の外壁が形成する水路は、先端チップ2に形成された溝
により閉じられる。基体Bの水路より流入した水(冷却
水)は該水路を通って基体Bの絶縁水路20aを通過
し、それに連通する電極台8と基体Bの内周面の壁との
間に形成された水路を通って基体Bの前述の水路とは異
る水路を通って外部の冷却水循環機構(図示せず)に放
出される。
A toothed pulley 37 is fixed to the tail end of the nozzle base 3. The toothed pulley 32 is coupled to the timing belt 33 coupled to the toothed pulley 37. The toothed pulley 32 is fixed to the rotating shaft ma of the electric motor M. Therefore, when the electric motor M rotates, the nozzle base 3
Rotates. When the nozzle base 3 rotates, the metal fitting 20b, the nozzle base 3 and the tip 2 are integrally integrated with the center line Lo.
Rotate around. Inner wall of metal fitting 20b and nozzle base 3
The water channel formed by the outer wall of is closed by a groove formed in the tip 2. The water (cooling water) flowing in from the water channel of the base B passes through the water channel to the insulating water channel 20a of the base B, and is formed between the electrode base 8 communicating with it and the wall of the inner peripheral surface of the base B. The water is discharged to the external cooling water circulation mechanism (not shown) through a water channel different from the above-mentioned water channel of the base B through the water channel.

【0018】また、ノズル台3の内壁にはリング状のセ
ンタリングストーン4が固着されている。タングステン
棒1はこのセンタリングストーン4の中心を回転自在に
貫通し、その軸心は先端チップ2およびノズル台3の中
心軸すなわち中心線Loと実質上一致している。センタ
リングストーン4には、ノズル2aの内開口に対向する
先端面からその裏側の後端面に通じる通気孔が開けられ
ている。基体Bのパイロットガス流路に送り込まれるパ
イロットガスは、ノズル台3の内壁とタングステン棒1
の間の空間に送り込まれ、センタリングストーン4の通
気孔を通って先端チップ2の内空間に出て、先端チップ
2のノズル2aから外空間に放出される。なお、センタ
リングストーン4はノズル台3に固着されているので、
ノズル台3が回転すれば、金具20b,ノズル台3およ
び先端チップ2と同様に一体で、中心線Loを中心とし
て回転する。しかし、それに対してタングステン棒1は
チャック9により電極台8を介して基体Bに対して固定
されている。すなわち回転しない。
A ring-shaped centering stone 4 is fixed to the inner wall of the nozzle base 3. The tungsten rod 1 rotatably passes through the center of the centering stone 4, and the axis thereof substantially coincides with the central axes of the tip 2 and the nozzle base 3, that is, the center line Lo. The centering stone 4 is provided with a vent hole which communicates with the inner end of the nozzle 2a from the front end surface to the rear end surface on the back side thereof. The pilot gas sent into the pilot gas flow path of the substrate B is the inner wall of the nozzle base 3 and the tungsten rod 1.
Is discharged into the inner space of the tip 2 through the ventilation hole of the centering stone 4, and is discharged from the nozzle 2a of the tip 2 to the outer space. Since the centering stone 4 is fixed to the nozzle base 3,
When the nozzle base 3 rotates, it rotates together with the metal fitting 20b, the nozzle base 3 and the tip 2 as well as the center line Lo. On the other hand, however, the tungsten rod 1 is fixed to the base B by the chuck 9 via the electrode base 8. That is, it does not rotate.

【0019】ここまでに説明した中で、従来使用されて
いたプラズマ溶接トーチとの構造上の大きな違いは、先
端チップ2が金具20b,ノズル台3を介して、基体B
およびタングステン棒1に回転自在に支持されている点
である。従来のプラズマトーチにおいて、先端チップ2
は基体Bに対して固定された状態にあった。その使用態
様としては、まず先端チップ(ノズル部材)2とタング
ステン棒1間に高周波電圧を印加してパイロットアーク
を発生させる。次にタングステン棒1と被溶接材との間
に主電圧を印加してパイロットアークを被溶接材に移行
させ、主アークを発生させるのが一般的である。本実施
例の溶接トーチTには、前述の機構に加えてさらに先端
チップ2を回転駆動する機構が備わる。これにより、主
アークの発生方法については従来と同様であるが、発生
した主アークは、先端チップ2の回転によりノズル2a
が描く円錐面と同様な円錐面を描くように回転する。以
下に図を参照しながら説明する。
A major structural difference from the plasma welding torches that have been conventionally used in the above description is that the tip 2 is connected to the base B through the metal fitting 20b and the nozzle base 3.
It is also rotatably supported by the tungsten rod 1. In the conventional plasma torch, the tip 2
Was fixed to the base B. As a usage mode, first, a high frequency voltage is applied between the tip 2 (nozzle member) 2 and the tungsten rod 1 to generate a pilot arc. Next, a main voltage is generally applied between the tungsten rod 1 and the material to be welded to transfer the pilot arc to the material to be welded to generate the main arc. The welding torch T of the present embodiment is provided with a mechanism for rotating the tip 2 in addition to the above-mentioned mechanism. As a result, although the method of generating the main arc is the same as the conventional method, the generated main arc is generated by rotating the tip 2 of the nozzle 2a.
Rotate to draw a cone similar to that drawn by. A description will be given below with reference to the drawings.

【0020】図2に、図1の2A−2A線断面を示す。
溶接トーチTの基体Bの外周には、略箱型である支持部
材30が垂直に固着されており、支持部材30の外壁に
は電気モータMが、中心線Loと平行に支持されてい
る。モータMの回転軸maが中心線Loと平行に先端方
向に突出している。回転軸maには駆動プーリ32が固
着されている。プーリ32にはタイミングベルト33が
装着されており、タイミングベルト33はノズル台3の
尾端部に固着された歯付プーリ37に掛け渡されてい
る。支持部材30の内壁には、タイミングベルト33の
回転方向と垂直に案内溝30aがある。案内溝30aに
は、ベルト押えロ−ラとしてのベアリング34が装着さ
れたU字型のスライダ36が案内されており、ボルト3
5の締めつけにより案内溝30a内の位置を固定され
る。タイミングベルト33はベアリング34により外周
を内側に向けて押圧されており、ボルト35を緩めて案
内溝30aに沿ってスライダ36の位置を動かすことに
より、ベアリング34のタイミングベルト33の押圧の
度合を変えることができる。
FIG. 2 shows a cross section taken along line 2A-2A of FIG.
A substantially box-shaped support member 30 is vertically fixed to the outer periphery of the base B of the welding torch T, and an electric motor M is supported on the outer wall of the support member 30 in parallel with the center line Lo. The rotation axis ma of the motor M projects in the front end direction parallel to the center line Lo. A drive pulley 32 is fixed to the rotary shaft ma. A timing belt 33 is attached to the pulley 32, and the timing belt 33 is wound around a toothed pulley 37 fixed to the tail end of the nozzle base 3. On the inner wall of the support member 30, there is a guide groove 30a perpendicular to the rotation direction of the timing belt 33. A U-shaped slider 36, on which a bearing 34 as a belt pressing roller is mounted, is guided in the guide groove 30a.
By tightening 5, the position in the guide groove 30a is fixed. The timing belt 33 is pressed by the bearing 34 with its outer periphery directed inward. By loosening the bolt 35 and moving the position of the slider 36 along the guide groove 30a, the degree of pressing of the timing belt 33 by the bearing 34 is changed. be able to.

【0021】例えば図1および図2に実線矢印mrで示
す方向にモータMの回転軸maが回転した場合を考え
る。回転軸maとそれに固着されたプーリ32が実線矢
印mr方向に回転することにより、タイミングベルト3
3を介してプーリ37とそれが固着されたノズル台3が
実線矢印mrで示す方向に回転する。すると、それに一
体である先端チップ2および回転水路金具20bが同様
に回転する。
Consider, for example, the case where the rotation shaft ma of the motor M rotates in the direction shown by the solid arrow mr in FIGS. When the rotary shaft ma and the pulley 32 fixed to the rotary shaft ma rotate in the direction of the solid arrow mr, the timing belt 3
The pulley 37 and the nozzle base 3 to which the pulley 37 is fixed are rotated in a direction indicated by a solid arrow mr through the pulley 3. Then, the tip 2 and the rotating water channel fitting 20b, which are integrated with it, similarly rotate.

【0022】図3の(a)は、溶接トーチTの先端部分
の拡大縦断面図であり、(b)は、トーチTの先端チッ
プ2の先端部をワ−ク側から1点鎖線矢印3Bで示した
方向より見た図である。前述のように、先端チップ2の
先端に設けられたノズル2aは、その中心線(穴中心
線)がワ−ク指向線Lo(=タングステン棒1の中心線
Lo)に対してθだけ傾斜している。先端チップ2が実
線矢印mrで示す方向に回転した時、先端チップ2が1
回転する時間を4分割した時間を単位時間とすると、あ
る時点(:実線の丸2a)を基準とし、それから単位
時間が経過するごとにその瞬間のノズル2aの位置をそ
れぞれ,,として(b)に点線の丸で示す。すな
わち、ノズル2aの外開口は、中心線Loを中心とする
円を画いて回転する。
FIG. 3 (a) is an enlarged vertical sectional view of the tip portion of the welding torch T, and FIG. 3 (b) shows the tip portion of the tip 2 of the torch T from the work side by the one-dot chain line arrow 3B. It is the figure seen from the direction shown by. As described above, the nozzle 2a provided at the tip of the tip 2 has its center line (hole center line) inclined by θ with respect to the work directing line Lo (= the center line Lo of the tungsten rod 1). ing. When the tip 2 rotates in the direction indicated by the solid arrow mr, the tip 2 moves to 1
When the rotation time is divided into four times as a unit time, a certain time point (: solid circle 2a) is used as a reference, and each time the unit time elapses, the position of the nozzle 2a at that moment is set as (b). Is indicated by a dotted circle. That is, the outer opening of the nozzle 2a rotates in a circle centered on the center line Lo.

【0023】次に本実施例による隅肉溶接の態様を説明
する。さて、再び図1を参照されたい。基体Bの回転水
路金具20bに連通する水路にはパイロット電源Vpの
正極が接続されており、電極台8に連通する水路にはパ
イロット電源Vpの負極が高周波結合用のトランスを介
して接続されている。また、電極台8には主電源Vsの
負極が接続されており、主電源Vsの正極は垂直板Wz
あるいは水平板Wy(本実施例においては水平板Wy)
に接続されている。パイロット電源Vpによりパイロッ
ト電圧が印加されている状態で高周波電源Vhにより高
周波電圧が加えられると、タングステン棒1と先端チッ
プ2間にパイロットアークが発生する。パイロットアー
クの発生後、高周波電圧は停止する。さらに、パイロッ
トアークが発生した状態において主電源Vsにより主電
圧を印加すると、タングステン棒1と主電源Vsの負極
が接続された垂直板Wzあるいは水平板Wy(本実施例
においては水平板Wy)との間に主アークが発生する。
Next, a mode of fillet welding according to this embodiment will be described. Now refer again to FIG. The positive electrode of the pilot power source Vp is connected to the water channel communicating with the rotating water channel fitting 20b of the base B, and the negative electrode of the pilot power source Vp is connected to the water channel communicating with the electrode base 8 through a transformer for high frequency coupling. There is. The negative electrode of the main power source Vs is connected to the electrode base 8, and the positive electrode of the main power source Vs is the vertical plate Wz.
Alternatively, the horizontal plate Wy (in the present embodiment, the horizontal plate Wy)
It is connected to the. When a high frequency voltage is applied by the high frequency power source Vh while the pilot voltage is applied by the pilot power source Vp, a pilot arc is generated between the tungsten rod 1 and the tip 2. After the pilot arc is generated, the high frequency voltage is stopped. Further, when a main voltage is applied from the main power source Vs in the state where the pilot arc is generated, the tungsten rod 1 and the horizontal plate Wy (horizontal plate Wy in this embodiment) to which the negative electrode of the main power source Vs is connected are connected. The main arc is generated during.

【0024】主アークの発生後、必要に応じて作業者が
モータMに正転あるいは逆転の通電指令を与えると、モ
ータMがそれに従い、正転又は逆転する。本実施例にお
いては、モータMの出力軸maが溶接進行方向xに対し
て図1,図2,図3および後に提示する図4に実線矢印
mrで示す方向に回転するよう通電指令を与えた場合に
ついて述べる。
After the main arc is generated, the operator gives a normal rotation or reverse rotation energization command to the motor M as required, and the motor M follows the normal rotation or reverse rotation. In this embodiment, an energization command is given so that the output shaft ma of the motor M rotates in the direction indicated by the solid arrow mr in FIGS. 1, 2 and 3 and FIG. The case will be described.

【0025】図4の(a)は、ノズル2aが図3にで
示される位置にある時の先端チップ2の縦断面図を示す
斜視図であり、(b)は、ノズル2aから出たプラズマ
がワ−クと当る位置(溶接位置)を示す斜視図である。
先端チップ2の回転に伴い、溶接位置が図3の(b)に
示す→→→と変化し、ノズル2aより噴射され
るプラズマは、図4の(b)に示すような交接線Oを中
心として螺旋を画きながら垂直板Wz,水平板Wy上を
移動する。すなわち交接線Oに沿って垂直板Wzと水平
板Wyとを溶接してゆく。
FIG. 4A is a perspective view showing a vertical cross-sectional view of the tip 2 when the nozzle 2a is at the position shown in FIG. 3, and FIG. 4B is the plasma emitted from the nozzle 2a. FIG. 6 is a perspective view showing a position (welding position) where the contact with the work.
With the rotation of the tip 2, the welding position changes as shown in (b) of FIG. 3 →→→, and the plasma ejected from the nozzle 2a is centered on the tangent line O as shown in (b) of FIG. As it draws a spiral, it moves on the vertical plate Wz and the horizontal plate Wy. That is, the vertical plate Wz and the horizontal plate Wy are welded along the intersection line O.

【0026】図5は、ノズル2aの指向方向が先端チッ
プ2の回転に伴い変化した場合の、狙い位置Oに対する
実際の溶接位置の変化を、図3の(b)の〜対応で
示したものであり、(a)はに対応し、(b)は,
に対応するとともに(c)はに対応している。これ
によりプラズマが狙い位置Oを中心に幅広に振られてい
るのが分かる。この状態で図4の(a)に示す溶接進行
方向から溶接ワイヤを供給して溶接する。
FIG. 5 shows changes in the actual welding position with respect to the target position O when the direction of the nozzle 2a changes with the rotation of the tip 2, and is shown in correspondence with (b) of FIG. Where (a) corresponds to and (b) corresponds to
And (c) corresponds to. As a result, it can be seen that the plasma is widely swung around the target position O. In this state, a welding wire is supplied from the welding advancing direction shown in FIG.

【0027】上述の第1実施例によれば、先端チップ2
のガス噴出口2aが中心線Loを中心として回転するの
に伴い放射されるプラズマアークが狙い位置Oを中心と
した大脚長のビードを形成する。すなわち、プラズマト
ーチを用いて図6に示すような溶接ギャップの大きな被
溶接材をも溶接し得る。そして、溶融した金属にはプラ
ズマアークのアーク力により垂直板Wz側へ常に押し上
げる力が作用する為、垂直板Wz側へ常に金属が供給さ
れてビードは等脚長となる。先端チップ2の回転速度は
電気モータMの回転と同様に一定であるので一点にアー
クが集中することなく、また、アークの回転力により溶
融プールを撹拌平滑にするので、表面が平坦でムラの無
いビードが安定して得られる。
According to the first embodiment described above, the tip 2
The plasma arc radiated as the gas ejection port 2a of No. 2 rotates about the center line Lo forms a bead having a long leg centered at the target position O. That is, the material to be welded having a large welding gap as shown in FIG. 6 can be welded using the plasma torch. Then, since the molten metal is constantly pushed up to the vertical plate Wz side by the arc force of the plasma arc, the metal is always supplied to the vertical plate Wz side, and the beads have the same leg length. Since the rotation speed of the tip 2 is constant as in the rotation of the electric motor M, the arc is not concentrated at one point, and the rotating force of the arc makes the molten pool agitated and smooth, so that the surface is flat and uneven. A stable bead can be obtained.

【0028】さらに、回転流とすることによりプラズマ
アークの狙いの範囲が広がるので、狙い位置Oよりトー
チTの狙いが多少ずれてもブリッジするようになり、高
精度の高価な倣いを必要としない上に高速で大脚長のビ
ードが形成できるので、プラズマトーチの被溶接材の種
類に対する応用範囲が広がるとともに、作業効率が上昇
する。
Further, since the range of the target of the plasma arc is widened by using the rotating flow, the torch T can be bridged even if the target of the torch T is slightly deviated from the target position O, and a highly accurate and expensive copying is not required. Since the long bead can be formed at a high speed, the range of application of the plasma torch to the type of material to be welded is widened and the work efficiency is increased.

【0029】−第2実施例− 図7に、第1実施例の図2に対応する第2実施例の横断
面を示す。この実施例では電気モ−タMの回転軸ma
に、一周分の平歯G1と半周分よりやや少い扇形平歯G
2を上下(回転軸maが延びる方向)2段に有する駆動
歯車32Aが固着されている。この駆動歯車32Aに、
従動歯車32Bの一周分の平歯G2が噛み合っいる。平
歯G1とG2は、半径が同一で同一歯数であるので、駆
動歯車32Aに対して従動歯車32Bは同一速度ではあ
るが逆方向に回転する。従動歯車32Bも、該平歯G2
と、半周分よりやや少い扇形平歯G4を上下(回転軸m
aが延びる方向)2段に有する。扇形平歯G4も、G3
と半径が同一で同一歯数である。歯付駆動プ−リ32C
は、この第2実施例では扇形平歯G3,G4の両者に噛
み合う一周分の平歯G5を有するが、駆動歯車32Aと
32Bが、その一方の扇形平歯(G4)が歯付駆動プ−
リ32Cの平歯G5と噛み合っているときには他方の扇
形平歯(G3)は平歯G5とは噛み合わないように、1
80度の角度差をもって、噛み合っている。その他の構
造は、上述の第1実施例と同じである。この第2実施例
によれば、電気モ−タMの回転により、図7に示すよう
に駆動歯車32Aが時計方向に回転しているとき、従動
歯車32Bは反時計方向に回転している。図7に示す状
態では、従動歯車32Bの扇形平歯G4が歯付駆動プ−
リ32Cの平歯G5と噛み合っているので、プ−リ32
Cが時計方向に回転し、ノズル台3(ノズル2)が時計
方向に回転する。この回転により、従動歯車32Bの扇
形平歯G4が歯付駆動プ−リ32Cの平歯G5から外れ
ると、今度は駆動歯車32Aの扇形平歯G3が歯付駆動
プ−リ32Cの平歯G5と噛み合い、プ−リ32Cが反
時計方向に回転し、ノズル台3(チップ2)が反時計方
向に回転する。
-Second Embodiment- FIG. 7 shows a cross section of a second embodiment corresponding to FIG. 2 of the first embodiment. In this embodiment, the rotating shaft ma of the electric motor M is used.
In addition, one round of spur tooth G1 and slightly less than half round of fan tooth spur tooth G
A drive gear 32A having two upper and lower two (direction in which the rotation axis ma extends) is fixed. In this drive gear 32A,
The spur teeth G2 for one round of the driven gear 32B mesh with each other. Since the spur teeth G1 and G2 have the same radius and the same number of teeth, the driven gear 32B rotates at the same speed but in the opposite direction with respect to the drive gear 32A. The driven gear 32B also has the spur gear G2.
And the fan-shaped spur tooth G4, which is slightly less than half the circumference, is moved up and down (rotation axis m
(direction in which a extends) has two stages. Fan-shaped flat teeth G4 and G3
Have the same radius and the same number of teeth. Toothed drive pulley 32C
In the second embodiment, the fan gears G3 and G4 have one round of spur gears G5 meshing with both of them, but the drive gears 32A and 32B have one fan-shaped spur gear (G4) having a toothed drive tooth.
When meshing with the spur tooth G5 of the groove 32C, the other fan-shaped spur tooth (G3) is set so as not to mesh with the spur tooth G5.
They mesh with an angle difference of 80 degrees. The other structure is the same as that of the first embodiment described above. According to the second embodiment, the rotation of the electric motor M causes the driven gear 32A to rotate counterclockwise when the drive gear 32A rotates clockwise as shown in FIG. In the state shown in FIG. 7, the fan-shaped spur tooth G4 of the driven gear 32B is driven by the toothed drive gear.
Since it meshes with the flat tooth G5 of the pulley 32C, the pulley 32
C rotates clockwise, and the nozzle base 3 (nozzle 2) rotates clockwise. Due to this rotation, when the fan-shaped spur tooth G4 of the driven gear 32B is disengaged from the spur tooth G5 of the toothed drive pulley 32C, this time the fan-shaped spur tooth G3 of the drive gear 32A is sprung G5 of the toothed drive pulley 32C. , The pulley 32C rotates counterclockwise, and the nozzle base 3 (tip 2) rotates counterclockwise.

【0030】これにより、例えば駆動歯車32Aに対し
てプ−リ37の回転速度比が1であると、駆動歯車32
Aが1回転する間、プ−リ37(チップ2)は略半回転
の範囲で1往復回転(時計方向半回転と反時計方向半回
転)する。往復回転範囲の中心を交接線0に合せ、回転
によるプラズマの振れを水平板Wy,垂直板Wxに略等
分配にすると、交接線0を中心とするいわゆるウィ−ビ
ング溶接となる。
Thus, for example, if the rotation speed ratio of the pulley 37 to the drive gear 32A is 1, the drive gear 32
While A rotates once, the pulley 37 (chip 2) makes one reciprocating rotation (clockwise half rotation and counterclockwise half rotation) within a range of approximately half rotation. When the center of the reciprocating rotation range is aligned with the tangent line 0 and the plasma fluctuation due to the rotation is distributed substantially evenly to the horizontal plate Wy and the vertical plate Wx, so-called weaving welding is performed with the tangent line 0 as the center.

【0031】駆動歯車32Aに対してプ−リ37の回転
速度比が1より小さいと、チップ2の回転範囲は180
度より小さく、駆動歯車32Aに対してプ−リ37の回
転速度比が1より大きいとチップ2の回転範囲は180
度より大きい。すなわち、駆動歯車32Aからプ−リ3
7に至る回転伝達機構の速度伝達比により、チップ2の
回転範囲が定まる。すなわち、該回転伝達機構により、
交接線0の延びる方向および直交する方向の振り幅を設
定することができる。なお、歯G3,G4,G5はロ−
ラ面としてもよい。
When the rotation speed ratio of the pulley 37 to the drive gear 32A is smaller than 1, the rotation range of the tip 2 is 180.
If the rotation speed ratio of the pulley 37 to the drive gear 32A is greater than 1, the rotation range of the tip 2 is 180 degrees.
Greater than degree. That is, from the drive gear 32A to the pulley 3
The rotation range of the tip 2 is determined by the speed transmission ratio of the rotation transmission mechanism up to 7. That is, by the rotation transmission mechanism,
It is possible to set the swing width in the direction in which the tangent line 0 extends and in the direction orthogonal thereto. The teeth G3, G4, G5 are not
It may be a rough surface.

【0032】第2実施例のような所定角度範囲内の交互
反転は、電気モ−タMを繰返し反転駆動することによっ
ても実現でき、具体的には、例えば図1を参照すると、
電気モ−タMにロ−タリエンコ−ダを付設し、あるいは
タイミングベルト33はタイミングマ−ク付のものとし
てこのマ−クを検出するフォトセンサを設置して、歯付
プ−リ32の所定角度の回転毎に電気モ−タMを正転駆
動/逆転駆動する。これも本発明の範囲内にあるが、こ
の変形例では、電気モ−タMのロ−タが慣性負荷とな
り、反転駆動特に高速の場合には不利な面がある。上述
の第2実施例は、反転運動するのは歯付プ−リ32C以
下であり電気モ−タMおよび歯車32A,32Bは定方
向連続回転であるので、比較的に高速の反転駆動に有利
である。
The alternating inversion within the predetermined angle range as in the second embodiment can be realized by repeatedly inversion driving the electric motor M. Specifically, referring to FIG. 1, for example,
The electric motor M is provided with a rotary encoder, or the timing belt 33 is provided with a timing mark, and a photo sensor for detecting this mark is provided so that the toothed pulley 32 is predetermined. The electric motor M is driven in the forward direction / reverse direction for each rotation of the angle. This is also within the scope of the present invention, but in this modified example, the rotor of the electric motor M becomes an inertial load, and there is a disadvantage in the case of reversal driving, especially at high speed. In the above-mentioned second embodiment, since the toothed pulley 32C or less makes the reversing motion, and the electric motor M and the gears 32A, 32B are in the constant direction continuous rotation, it is advantageous for the relatively high speed reversing drive. Is.

【0033】次の表1に、本発明の実施例による溶接結
果(テストNo.が丸付番号のもの)と、比較例(従来
例)の溶接結果(テストNo.が丸無しのもの)を示
す。
The following Table 1 shows welding results according to the examples of the present invention (test No. having a circled number) and welding results of comparative examples (conventional example) (test No. having no circle). Show.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】溶接条件は次の通りである。The welding conditions are as follows.

【0036】 *溶接材料 SM400A 板厚6t *溶接ワイヤ YM−28S φ1.2 *共通条件 シールドガス 10リットル/min(Ar) パイロットガス 表記(Ar+7%H2) タングステン棒 2%トリューム入りタングステン φ3.2 トーチ前進角 5° トーチ傾斜角 45° *実施例 ノズル穴 外開口のシフト量 0.67mm 角度θ 15° 表1上のテストNo.1は、従来(回転なし)の隅肉溶
接結果であり,テストNo.2は、大脚長出しの例であ
るが、下板側凸形の変形ビードとなり、形状的にあまり
良くない。(回転なし) テストNo.3は、No.2に近い条件で回転アークに
て行った例であり、平滑なビード形状となった。
* Welding material SM400A Plate thickness 6t * Welding wire YM-28S φ1.2 * Common conditions Shield gas 10 liters / min (Ar) Pilot gas Notation (Ar + 7% H 2 ) Tungsten rod 2% Tungsten φ3.2 Torch advance angle 5 ° Torch inclination angle 45 ° * Example Nozzle hole outer opening shift amount 0.67 mm Angle θ 15 ° Test No. 1 in Table 1 No. 1 is the result of the conventional fillet welding (without rotation). Although No. 2 is an example of long leg extension, it is a deformed bead having a convex shape on the lower plate side, which is not so good in shape. (No rotation) Test No. No. 3 is No. This is an example of a rotating arc under conditions close to 2, and a smooth bead shape was obtained.

【0037】テストNo.4は、さらに大脚長5.1mm
での条件で、回転アーク使用で大脚長化が出来た。
Test No. 4 has a large leg length of 5.1 mm
Under the above conditions, the long leg could be lengthened by using the rotating arc.

【0038】テストNo.5,6は、従来法でのセンタ
ーへの狙いずれのテストを行ったもので−0.5mm(水
平板Wy側へ0.5mmトーチ狙点Oをシフト)では、不等
辺ビードながらブリッジした溶接が出来たが、−1.0
mmでは、ブリッジしない溶接不良となった。
Test No. Nos. 5 and 6 are tests for aiming at the center by the conventional method. At -0.5 mm (shifting the target point O of the torch to 0.5 mm to the horizontal plate Wy side), welding with bridging while unequal-sided beads I made it, but -1.0
In mm, welding failure without bridging occurred.

【0039】テストNo.7,8は、回転アークでのセ
ンターへの狙いずれのテスト結果で、−1.0mmでは、
不等辺ビードながらブリッジした溶接が出来たが、−
1.5mmでは、ブリッジしない溶接不良となったが、回
転アークの方が狙いずれ変化に対して許容量が大きいこ
とが判る。
Test No. Nos. 7 and 8 are the test results of aiming toward the center with a rotating arc. At -1.0 mm,
Welded with bridges while unequal beads,-
At 1.5 mm, welding failure without bridging occurred, but it can be seen that the rotating arc has a larger allowance for any change in the target.

【0040】テストNo.9は、従来法では、速度を3
5cm/min 程にすると条件範囲は非常に狭くなり、ビー
ド途中でピットが出たり融合不良によるブリッジしない
不良ケ所が出易くなった。
Test No. 9 is 3 in the conventional method.
When it was set to about 5 cm / min, the condition range became very narrow, and pits appeared in the middle of the bead and it was easy to find defective points that did not bridge due to defective fusion.

【0041】テストNo.10〜11は、回転アークで
は溶接速度を従来法よりもアップしても縦板,下板共十
分溶かすことができるため、ブリッジしない等の融合不
良が発生しなくなった。
Test No. In Nos. 10 to 11, in the rotating arc, the vertical plate and the lower plate can be sufficiently melted even if the welding speed is increased as compared with the conventional method, so that no fusion failure such as bridge does not occur.

【0042】従来法では、溶融プールは重力で下板側に
多く付き易く、下凸形ビードになり易い。本発明の実施
例を隅肉に使用すると、供給されたワイヤは図4の
(a)の部で溶け、溶融したメタルは、プラズマアー
クのアーク力によりの縦板側へ常に押し上げる力が作
用する為、縦板側へ常にメタルが供給される為、ビード
は割合等脚長の理想に近いビード形状となる効果があ
る。
In the conventional method, the molten pool is likely to adhere to the lower plate side due to gravity, and tends to be a downward convex bead. When the embodiment of the present invention is used for the fillet, the supplied wire is melted in the portion (a) of FIG. 4 and the molten metal is constantly pushed up to the vertical plate side by the arc force of the plasma arc. Therefore, since the metal is always supplied to the vertical plate side, there is an effect that the bead shape becomes a bead shape having a substantially equal leg length.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1実施例の溶接トーチTの縦断面
図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a welding torch T according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す溶接トーチTの横断面図(図1の
2A−2A線断面図)である。
2 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along line 2A-2A in FIG. 1) of the welding torch T shown in FIG.

【図3】 (a)は、図1に示す溶接トーチTの先端部
分の拡大縦断面図であり、(b)は、トーチTの先端チ
ップ2の先端部を(a)の1点鎖線矢印3Bで見た平面
図である。
3 (a) is an enlarged vertical cross-sectional view of the tip portion of the welding torch T shown in FIG. 1, and FIG. 3 (b) shows the tip portion of the tip 2 of the torch T by the alternate long and short dash line arrow in FIG. It is the top view seen in 3B.

【図4】 (a)は、図1に示すノズル2aが図3に
で示される位置にある時の先端チップ2の縦断面を示す
斜視図であり、(b)は、ノズル2aの回転による垂直
板Wz,水平板Wy上の溶接位置を示す斜視図である。
4A is a perspective view showing a vertical cross section of the tip 2 when the nozzle 2a shown in FIG. 1 is in the position shown in FIG. 3, and FIG. It is a perspective view which shows the welding position on the vertical board Wz and the horizontal board Wy.

【図5】 (a)は、図1に示すノズル2aの位置が図
3の(b)に示すの位置にある時の、先端チップ2の
ノズルから噴射するプラズマの方向を示す縦断面図、
(b)はノズル2aの位置が図3の(b)に示す,
の位置にある時の縦断面図、(c)はノズル2aの位置
が図3の(b)に示すの位置にある時の縦断面図であ
る。
5 (a) is a vertical cross-sectional view showing the direction of plasma ejected from the nozzle of the tip 2 when the position of the nozzle 2a shown in FIG. 1 is at the position shown in FIG. 3 (b),
In (b), the position of the nozzle 2a is shown in (b) of FIG.
3B is a vertical cross-sectional view when the nozzle 2a is in the position shown in FIG. 3B.

【図6】 (a)は、上下方向に隙間のある状態で配置
された板状の被溶接材W1,W2の溶接部分のギャップ
dを表す横断面図であり、(b)は、並行に並べられた
パイプ状の被溶接材の溶接部分のギャップdを表す横断
面図であり、(c)は、垂直に立てられた被溶接材W5
の表面と90度に折り曲げられた被溶接材W6の角部に
よる溶接部分のギャップdを表す横断面図であり、
(d)は、板状の被溶接材W7の端部と、表面に段差の
ある被溶接材の段差部による溶接部分のギャップdを表
す横断面図である。
FIG. 6A is a transverse cross-sectional view showing a gap d of a welded portion of plate-shaped workpieces W1 and W2 arranged with a gap in the vertical direction, and FIG. It is a transverse cross-sectional view showing the gap d of the welded parts of the pipe-shaped workpieces arranged side by side, (c) is a vertically standing workpiece W5
FIG. 6 is a transverse cross-sectional view showing a gap d of a welded portion due to a corner of the surface of the welded material W6 bent at 90 degrees,
(D) is a transverse cross-sectional view showing the gap d between the end of the plate-shaped material to be welded W7 and the welded portion due to the step portion of the material to be welded having a step on the surface.

【図7】 本発明の第2実施例の主要部の横断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:タングステン棒 2:先端チップ 2a:ノズル 3:ノズル台 4:センタリングストーン 5:ねじリング 5a:シールドガス噴射口 6:シールドキャッ
プ 7:絶縁スペーサ 8:電極台 9:チャック 10:案内リング 20a:絶縁水路 20B:回転水路金
具 30a:案内溝 30,31:支持部
材 32,37:プーリー 33:タイミングベ
ルト 34:ベアリング 35:ボルト 36:スライダ B:基体 b2,b1:ベアリング b3:止めリング C:カバー Lo:基準線 M:モータ ma:回転軸 O:接触点(狙い位置) T:溶接トーチ Ua:支持部材 Vh:高周波電源 Vp:パイロット電源 Vs:主電源 Wy:水平金属平板(水平板) Wz:垂直金属平板
(垂直板)
1: Tungsten bar 2: Tip 2a: Nozzle 3: Nozzle base 4: Centering stone 5: Screw ring 5a: Shield gas injection port 6: Shield cap 7: Insulating spacer 8: Electrode base 9: Chuck 10: Guide ring 20a: Insulation water channel 20B: Rotating water channel fitting 30a: Guide groove 30, 31: Support members 32, 37: Pulley 33: Timing belt 34: Bearing 35: Bolt 36: Slider B: Base body b2, b1: Bearing b3: Stop ring C: Cover Lo: Reference line M: Motor ma: Rotation axis O: Contact point (target position) T: Welding torch Ua: Support member Vh: High frequency power supply Vp: Pilot power supply Vs: Main power supply Wy: Horizontal metal flat plate (horizontal plate) Wz: Vertical metal plate (vertical plate)

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 10/00 H05H 1/26 Front page continuation (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 10/00 H05H 1/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】放電電極;該放電電極のワ−ク指向線に対
して外開口が偏位したノズルを有するノズル部材;該ノ
ズル部材の内空間にプラズマ用ガスを供給するガス流
路;および、 該ノズル部材を前記ワ−ク指向線を実質上中心にして回
転駆動する駆動手段;を備える揺動式プラズマト−チ。
1. A discharge electrode; a nozzle member having a nozzle whose outer opening is displaced with respect to a work directing line of the discharge electrode; a gas flow path for supplying a plasma gas to an inner space of the nozzle member; An oscillating plasma torch comprising: driving means for rotating the nozzle member substantially with the work directing line as a center.
【請求項2】前記駆動手段は、電気モ−タを含む定方向
連続回転駆動機構である、請求項1記載の揺動式プラズ
マトーチ。
2. The oscillating plasma torch according to claim 1, wherein the drive means is a constant direction continuous rotation drive mechanism including an electric motor.
【請求項3】前記駆動手段は、電気モ−タを含む交互反
転駆動機構である、請求項1記載の揺動式プラズマトー
チ。
3. The oscillating plasma torch according to claim 1, wherein said driving means is an alternate reversal driving mechanism including an electric motor.
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